В химической технологии весьма широко распространены массообменные процессы, используемые для разделения смеси веществ на составляющие их компоненты за счет переноса вещества из одной фазы в другую. Для характеристики состава смесей используют относительные содержания (концентрации) отдельных компонентов (Х,Y).
Процессы массообмена можно представить графически, в виде диаграмм. Чаще всего для этих целей используют диаграммы Х—Y; t—Х,Y; энтальпийные диаграммы. Они позволяют определить состав фаз, температуры и энтальпии потоков, построить линии, характеризующие процесс и определить основные параметры, используемые в дальнейшем для расчетов массообменных процессов и аппаратов.
Актуальность работы. При самостоятельном освоении графических методов представления массообменного процесса возникают трудности, связанные с тем, что в учебной литературе диаграммы массообменных процессов представлены в окончательном виде и не всегда понятен процесс их построения. В этой связи в учебном процессе целесообразно использовать средства визуализации для лучшего понимания сути массообменных процессов, хода построения диаграмм и порядка работы с ними.
Новизна работы. В настоящей работе для решения данной задачи представлялась интересным рассмотреть возможности мультимедийных технологий для иллюстрации процесса построения основных диаграмм наиболее распространенных массообменных процессов, например, ректификации.
Цель работы. Целью данной работы является создание мультимедийного приложения для демонстрационного показа последовательности построения диаграмм и определения параметров процесса массообмена с использованием графических методов на примере процессов ректификации.
Степень проработки задач. В работе показана последовательность построения основных линий, характеризующих процесс массообмена на Х-Y диаграммах (кривая равновесия фаз, рабочие линии, сырьевая линия) применительно к наиболее распространенному процессу ректификации с учетом основных параметров процесса: доля отгона, флегмовое число.
Продемонстрирован графический метод определения числа теоретических тарелок в колонном массообменном аппарате. Показано также построение изобарных температурных кривых на t—Х,Y диаграммах.
Демонстрационный видеоряд разработан с использованием мультимедийного приложения Power Point.
На рис. 1 показан фрагмент, иллюстрирующий ход построения диаграмм изменения концентраций компонентов в различных фазах (Х, У) для процесса ректификации.
Процессы массообмена можно представить графически, в виде диаграмм. Чаще всего для этих целей используют диаграммы Х—Y; t—Х,Y; энтальпийные диаграммы. В случае ректификации бинарных смесей для расчёта числа теоретических тарелок широко используется графический метод, известный в литературе как метод Мак - Кеба и Тиле (диаграмма у - х). Диаграмма кривых изобар позволяет легко определить температуры внешних потоков ректификационной колонны.
Кривые равновесия и изобары строятся в пределах температур кипения низкокипящего и высококипящего компонентов при принятом давлении в колонне.
В этом интервале температур принимается ряд значений температуры, для каждой температуры определяется по опытным (справочным) данным или рассчитываются (например, по уравнению Антуана) давления насыщенных паров компонентов (или константы фазового равновесия компонентов). Далее с использованием законов Рауля и Дальтона рассчитываются концентрации низкокипящего компонента в равновесных жидкой и паровой фазах.
Они позволяют определить состав фаз, температуры и энтальпии потоков, построить линии, характеризующие процесс и определить основные параметры, используемые в дальнейшем для расчетов массообменных процессов и аппаратов.
Практическая значимость работы. Разработка может быть полезна для студентов химических и родственных специальностей при изучении дисциплины «Процессы и аппараты химической технологии». Процесс построения диаграмм демонстрируется при чтении мультимедийных лекций по дисциплинам «Машины и аппараты химических производств» и «Процессы и аппараты химической технологии»
